Este proyecto de investigación pretende desarrollar una nueva estrategia analítica sin calibración que demuestre una discriminación adecuada para la detección de varios iones presentes en una matriz compleja.

Cuestiones de investigación

1. ¿Es posible realizar espectroamperometría basada en procesos de transferencia de iones a través de membranas selectivas de iones?
2. ¿Podríamos mejorar la sensibilidad si integramos la señal de corriente?
3. ¿Cuál es la mejor lectura a seguir teniendo en cuenta la perspectiva analítica?
4. ¿Cuál es la teoría subyacente al mecanismo de funcionamiento?
5. ¿Es posible aplicar el concepto de detección multi-ion basada en la discriminación de iones en función del potencial aplicado?

Experimentos y métodos

Para responder a estas preguntas, los experimentos se llevarán a cabo con electrodos selectivos de iones (ISE) en formato de estado sólido: un vidrio ITO modificado con el polímero conductor poli(3-octiltiofeno) (POT) y una membrana ultrafina selectiva de iones. Aplicaremos un barrido de potencial anódico provocando la oxidación del POT, y este proceso se vincula en última instancia a una transferencia de iones en la interfase membrana-muestra, atendiendo a requisitos de electroneutralidad.

En los experimentos principales, utilizaremos amperometría acoplada a espectroscopía y, por lo tanto, obtendremos dos señales: i) señal de corriente y ii) respuesta de absorbancia transitoria. Prestaremos especial atención a la respuesta de absorbancia por su correspondencia con la carga generada en el POT e (indirectamente) con la carga iónica expulsada de la membrana.

Sensibilidad y mecanismo de funcionamiento

Por otro lado, uno de los problemas a los que nos enfrentamos en este tipo de técnicas es la sensibilidad. Evaluaremos si podemos mejorarla integrando la señal de corriente de la culombimetría. Simultáneamente, estudiaremos el mecanismo de funcionamiento de todo el proceso electroquímico, tanto con una nueva teoría para los procesos de transferencia de carga interconectada como con ajustes mediante softwares.

Enfoque sin calibración

Confinaremos la muestra en un dominio de "capa fina" para evitar la influencia de la difusión y facilitar la naturaleza exhaustiva del proceso. Para ello, utilizaremos técnicas de impresión 3D para ejecutar una célula electroquímica microfluídica que cumpla estos requisitos.

Aplicación del enfoque analítico

Además, evaluaremos la posible aplicación del nuevo enfoque analítico para determinar simultáneamente múltiples iones en matrices complejas sin ningún tratamiento previo. Implementaremos un método para detectar selectivamente cada ion mediante un solo electrodo y una medición.

Así, en conjunto, este proyecto satisface la necesidad actual de detección de iones en el rango de sensibilidad, selectividad cruzada y robustez, que no tiene precedentes en la actualidad.